ウォータージェット加工装置
【課題】加工水噴射ノズルの先端と被加工物の表面との位置関係を適正な距離(間隔)に正確に調整することができるウォータージェット加工装置を提供する。
【解決手段】加工水噴射ノズルを備えた加工手段と、被加工物保持テーブルをＸＹ軸方向に移動させるためのＸＹ軸方向移動手段と、被加工物保持テーブルを垂直に移動させるためのZ軸方向移動手段と、被加工物保持テーブルのZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段とを具備するウォータージェット加工装置であって、被加工物の表面にエアーを噴出するエアーノズルと、背圧検出センサーと、ノズル移動手段と、を具備し、被加工物の表面からエアーノズの先端までの距離を検出するための背圧式間隔検出機構と、加工水噴射ノズルおよびエアーノズルの先端を接触させることにより加工水噴射ノズルおよびエアーノズルの基準位置を設定するための基準位置検出センサーと、制御手段と、を具備している。
【解決手段】加工水噴射ノズルを備えた加工手段と、被加工物保持テーブルをＸＹ軸方向に移動させるためのＸＹ軸方向移動手段と、被加工物保持テーブルを垂直に移動させるためのZ軸方向移動手段と、被加工物保持テーブルのZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段とを具備するウォータージェット加工装置であって、被加工物の表面にエアーを噴出するエアーノズルと、背圧検出センサーと、ノズル移動手段と、を具備し、被加工物の表面からエアーノズの先端までの距離を検出するための背圧式間隔検出機構と、加工水噴射ノズルおよびエアーノズルの先端を接触させることにより加工水噴射ノズルおよびエアーノズルの基準位置を設定するための基準位置検出センサーと、制御手段と、を具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を高圧の加工水を噴射して切断するウォータージェット加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域を所定のストリートといわれる切断予定ラインに沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。
【０００３】
携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、半導体チップのパッケージもチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する小型化できるパッケージ技術が開発されている。ＣＳＰ技術の一つとして、Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄ Ｐａｃｋａｇｅ（ＱＦＮ）と称するパッケージ技術が実用化されている。このＱＦＮと称するパッケージ技術は、半導体チップの接続端子に対応した接続端子が複数形成されているとともに半導体チップ毎に区画する分割予定ラインが格子状に形成された銅板等の金属板に複数個の半導体チップをマトリックス状に配設し、半導体チップの裏面側から樹脂をモールディングした樹脂部によって金属板と半導体チップを一体化することによりＣＳＰ基板を形成する。このＣＳＰ基板を分割予定ラインに沿って切断することにより、個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。
【０００４】
上記ＣＳＰ基板の切断は、一般にダイシング装置とよばれる精密切削装置によって施される。このダイシング装置は、環状の砥粒層を備えた切削ブレードを備え、この切削ブレードを回転させつつＣＳＰ基板の分割予定ラインに沿って相対移動することにより、ＣＳＰ基板を分割予定ラインに沿って切削し、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。しかるに、ＣＳＰ基板を切削ブレードによって切断すると、接続端子にバリが生じ、隣接する接続端子同士が短絡してチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の品質および信頼性を低下させるという問題がある。
また、ＣＳＰ基板に限らず、半導体ウエーハ等の被加工物を切削ブレードによって切削すると、被加工物の表面に微細な切削屑が付着して汚染するという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
このような切削ブレードによる切断における問題を解消する切断技術として、被加工物保持テーブルによって保持された被加工物にシリカ、ガーネット、ダイヤモンド等の砥粒を混入した高圧の加工水を加工水噴射ノズルから噴射して被加工物を切断するウォータージェット切断加工が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００５−２３０９９４号公報
【０００６】
上述したウォータージェット加工においては、高圧の加工水を噴射する加工水噴射ノズルの先端は被加工物の表面から所定距離（例えば１００〜５００μm）離れた位置に位置付ける必要がある。このため、加工水噴射ノズルの先端位置を検出するノズル位置検出手段および被加工物保持テーブルの保持面に対して垂直な方向の移動位置を検出するテーブル位置検出手段を設け、被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の厚みに対応して被加工物保持テーブルを移動する移動手段を制御することにより、加工水噴射ノズルと被加工物の表面との位置関係を適正な距離(間隔)に調整している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、被加工物の厚みにはバラツキがあり、被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の厚みに対応して上記移動手段を制御しても、加工水噴射ノズルの先端と被加工物の表面との位置関係を適正な距離(間隔)に正確に調整することは困難である。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の厚みにバラツキがあっても、加工水噴射ノズルの先端と被加工物の表面との位置関係を適正な距離(間隔)に正確に調整することができるウォータージェット加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有する被加工物保持テーブルと、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物に加工水を噴射する加工水噴射ノズルを備えた加工手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面と平行にＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面と平行にＸ軸方向と直交するY軸方向に移動させるためのY軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面に対して垂直なZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルのZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
該被加工物保持テーブルに保持された被加工物の表面にエアーを噴出するエアーノズルと、該エアーノズルから噴出されるエアーの背圧を検出する背圧検出センサーと、該エアーノズルをZ軸方向に移動せしめるノズル移動手段とを具備し、被加工物の表面から該エアーノズの先端までの距離を検出するための背圧式間隔検出機構と、
該被加工物保持テーブルに配設され該加工水噴射ノズルおよび該エアーノズルの先端を接触させることにより該加工水噴射ノズルおよび該エアーノズルの基準位置を設定するための基準位置検出センサーと、
該Z軸方向位置検出手段と該背圧検出センサーと該基準位置検出センサーからの検出信号に基づいて該Z軸方向移動手段に制御信号を出力し、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の表面から加工水噴射ノズルの先端までの距離が所定の値になるように制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるウォータージェット加工装置は上述したように構成されているので、加工水噴射ノズルおよび背圧式間隔検出機構のエアーノズルの先端を基準位置検出センサーに接触させることにより、加工水噴射ノズルとエアーノズルの基準位置を一致させることができる。そして、背圧式間隔検出機構によって検出された被加工物の表面からエアーノズルの先端までの距離に基づいてZ軸方向移動手段を制御して被加工物保持テーブルのZ軸方向位置を調整するので、被加工物保持テーブルに保持された被加工物の表面から加工水噴射ノズルの先端までの距離を所定の値に正確に調整することができる。また、上記背圧式間隔検出機構は、エアーノズルを被加工物の表面に接触させることなく被加工物の表面からエアーノズルの先端までの距離（間隔）を正確に検出することができるので、被加工物の表面にエアーノズルが接触することによる被加工物の損傷を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の要部斜視図。
【図２】図１に示すウォータージェット加工装置に装備される背圧式間隔検出機構のブロック構成図。
【図３】図２に示す背圧式間隔検出機構を構成する背圧検出センサーの特性線図。
【図４】図１に示すウォータージェット加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。
【図５】被加工物としてのＣＳＰ基板の斜視図。
【図６】図５に示すＣＳＰ基板の断面図。
【図７】被加工物としてのＣＳＰ基板を保持しウォータージェット加工装置の被加工物保持テーブル上に載置するための第１の被加工物保持治具の斜視図。
【図８】被加工物としてのＣＳＰ基板を保持しウォータージェット加工装置の被加工物保持テーブル上に載置するための第２の被加工物保持治具の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の好適な実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１３】
図１には、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の要部斜視図が示されている。図１に示されたウォータージェット加工装置は、静止基台２と、第１の可動基台３と、第２の可動基台４と、第３の可動基台５を具備している。この静止基台２の手前側の側面には、矢印Ｘで示す方向（Ｘ軸方向）に沿って平行に延びる一対の案内レール２１、２１が設けられている。
【００１４】
第１の可動基台３は、上記静止基台２と対向する一方の側面にＸ軸方向に形成され静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝３１、３１を備えているとともに、他方の側面に設けられ矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に平行に延びる一対の案内レール３２、３２を備えている。このように構成された第１の可動基台３は、一対の被案内溝３１、３１を上記一対の案内レール２１、２１に嵌合することにより、静止基台２にＸ軸方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第１の可動基台３を上記静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿ってＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向移動手段３０を具備している。Ｘ軸方向移動手段３０は、一対の案内レール２１と２１との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド３０１と、該雄ネジロッド３０１を回転駆動するためのパルスモータ３０２とを含んでいる。雄ネジロッド３０１は、上記第１の可動基台３に設けられた雌ネジ３３と螺合し、その一端が静止基台２に配設された軸受部材３０３に回転可能に支持されている。パルスモータ３０２は、その駆動軸が雄ネジロッド３０１の他端に連結され、雄ネジロッド３０１を正転および逆転駆動することにより、第１の可動基台３を静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿ってＸ軸方向に移動せしめる。このように構成されたＸ軸方向移動手段３０のパルスモータ３０２は、後述する制御手段によって制御される。
【００１５】
上記第２の可動基台４は、上記第１の可動基台３と対向する一方の側面にZ軸方向に形成され第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝４１、４１を備えているとともに、上記一方の側面に対して垂直な側面に設けられ矢印Ｙで示す方向（Y軸方向）に平行に延びる一対の案内レール４２、４２を備えている。このように構成された第２の可動基台４は、一対の被案内溝４１、４１を上記一対の案内レール３２、３２に嵌合することにより、第１の可動基台３にZ軸方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第２の可動基台４を上記第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿ってZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動手段４０を具備している。Z軸方向移動手段４０は、一対の案内レール３２と３２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド４０１と、該雄ネジロッド４０１を回転駆動するためのパルスモータ４０２とを含んでいる。雄ネジロッド４０１は、上記第２の可動基台４に設けられた雌ネジ４３と螺合し、その一端が第１の可動基台３に配設された軸受部材４０３に回転可能に支持されている。パルスモータ４０２は、その駆動軸が雄ネジロッド４０１の他端に連結され、雄ネジロッド４０１を正転および逆転駆動することにより、第２の可動基台４を第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿ってZ軸方向に移動せしめる。効用に構成されたZ軸方向移動手段４０のパルスモータ４０２は、後述する制御手段によって制御される。
【００１６】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記第２の可動基台４即ち後述する被加工物保持テーブルのZ軸方向移動位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段４５を具備している。このZ軸方向位置検出手段４５は、上記第１の可動基台３に一対の案内レール３２、３２に沿って配設されたリニアスケール４５１と、第２の可動基台４とともにリニアスケール４５１に沿って移動する読み取りヘッド４５２とからなっている。このZ軸方向位置検出手段４５の読み取りヘッド４５２は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。
【００１７】
上記第３の可動基台５は、上記第２の可動基台４と対向する一方の側面にY軸方向に形成され上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１、５１（図１においては上側の一方だけが示されている）を備えており、該一対の被案内溝５１、５１を上記一対の案内レール４２、４２に嵌合することにより、第２の可動基台４にY軸方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第３の可動基台５を上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるためのY軸方向移動手段５０を具備している。Y軸方向移動手段５０は、一対の案内レール４２と４２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド５０１と、該雄ネジロッド５０１を回転駆動するためのパルスモータ５０２とを含んでいる。雄ネジロッド５０１は、上記第３の可動基台５に設けられた雌ネジ（図示せず）と螺合し、その一端が第２の可動基台４に配設された軸受部材５０３に回転可能に支持されている。パルスモータ５０２は、その駆動軸が雄ネジロッド５０１の他端に連結され、雄ネジロッド５０１を正転および逆転駆動することにより、第３の可動基台５を第３の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿ってY軸方向に移動せしめる。このように構成されたY軸方向移動手段５０のパルスモータ５０２は、後述する制御手段によって制御される。
【００１８】
上記第３の可動基台５の他方の面には、Ｘ軸方向に延びる被加工物保持テーブル６が装着されている。この被加工物保持テーブル６は、その上面である保持面がZ軸方向に対して垂直に形成されている。従って、被加工物保持テーブル６の上面である保持面は、水平に維持される。被加工物保持テーブル６には、矩形状の開口６１が形成されているとともに、該開口６１の周囲上面に４本の位置決めピン６２が突出して配設されている。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、被加工物保持テーブル６の下側に配設され、後述するウォータージェットを緩衝するための水を収容する水槽６０を備えている。
【００１９】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記被加工物保持テーブル６上に保持される被加工物に加工水を噴射してウォータージェット加工するための加工手段７を具備している。加工手段７は、被加工物保持テーブル６上に保持される被加工物に加工水を噴射するための直径が２００μｍ程度の噴出口を備えた加工水噴射ノズル７１と、該加工水噴射ノズル７１に砥粒を混入した高圧の加工水を供給する加工水供給手段７２を具備している。加工水噴射ノズル７１は、上記静止基台２に固定されたノズル支持部材７３に支持されている。
【００２０】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、被加工物保持テーブル６に保持された被加工物の表面からの距離（間隔）を検出するための背圧式間隔検出機構８を具備している。背圧式間隔検出機構８について、図２を参照して説明する。図示の背圧式間隔検出機構８は、圧縮気体供給源８１と、該圧縮気体供給源８１から第１の固定絞り８２１および可変絞り８２２を経て外気に開放する比較空気回路８２と、圧縮気体供給源８１から第２の固定絞り８３１およびエアーノズル８３２を経て外気に開放する検知空気回路８３と、第１の固定絞り８２１と可変絞り８２２との中間位置から背圧検出センサー８４の比較圧力導入口に連通する比較圧力回路８５と、第２の固定絞り８３１とエアーノズル８３２との中間位置から背圧検出センサー８４の検知圧力導入口に連通する検知圧力回路８６と、上記エアーノズル８３２をZ軸方向即ち上記被加工物保持テーブル６の保持面に対して垂直な方向に移動せしめるノズル移動手段８７を具備している。検知ノズル移動手段８７は、エアーノズル８３２を支持するノズル支持ブロック８７１と、該ノズル支持ブロック８７１に螺合された雄ネジロッド８７２と、該雄ネジロッド８７２を回転駆動するためのパルスモータ８７３とからなっている。ノズル支持ブロック８７１は、図１に示すように上記ノズル支持部材７３の前面に図示しない案内レールに沿ってZ軸方向に移動可能に配設されている。また、パルスモータ８７３は、ノズル支持ブロック８７１の上方においてノズル支持部材７３の前面に装着され、その駆動軸が雄ネジロッド８７２に伝動連結されている。このように構成されたノズル移動手段８７は、パルスモータ８７３を一方向に回転すると検知ノズル支持ブロック８７１を下方に移動し、パルスモータ８７３を他方向に回転するとノズル支持ブロック８７１を上方に移動する。このパルスモータ８７３は、作動が後述する制御手段によって制御されるようになっている。
【００２１】
次に、上記のように構成された背圧式間隔検出機構８による被加工物Ｗの表面からエアーノズル８３２の先端(下端)までの距離（間隔）を検出する検出方法について説明する。背圧式間隔検出機構８における検知圧力回路８６の圧力は、エアーノズル８３２の先端（開放口）と被加工物Ｗの表面との間隔によって変化する。即ち、エアーノズル８３２と被加工物Ｗの表面との間隔が小さい程、検知圧力回路８６の圧力は高くなる。検知圧力回路８６の圧力と比較空気回路８２の圧力の差に対応した検出信号を出力する背圧検出センサー８４は、図３で示すようにエアーノズル８３２と被加工物Ｗの表面との間隔に対応した電圧信号を後述する制御手段に出力するように構成されている。従って、図示の例ではノズル移動手段８７のパルスモータ８７３を一方向に駆動してエアーノズル８３２を退避位置から下方に移動せしめ、背圧検出センサー８４からの出力電圧が例えば４Ｖのときエアーノズル８３２の先端（開放口）と被加工物Ｗの表面との間隔は３０μｍである。
【００２２】
図１および図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記加工水噴射ノズル７１およびエアーノズル８３２の基準位置を設定するための基準位置検出センサー９を具備している。この基準位置検出センサー９は、例えばマイクロスイッチからなっており、上記被加工物保持テーブル６の上面に配設されている。
【００２３】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、図４に示す制御手段１０を具備している。制御手段１０は制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置１０１（ＣＰＵ）と、制御プログラムや上述した図３で示す背圧式間隔検出機構８におけるエアーノズル８３２と被加工物Ｗの表面との間隔に対応した電圧信号との関係マップ等を格納したリードオンリメモリ１０２（ＲＯＭ）と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ１０３（ＲＡＭ）と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５等を備えている。このように構成された制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記Z軸方向位置検出手段４５、背圧式間隔検出機構８の背圧検出センサー８４、基準位置検出センサー９等から検出信号化入力される。そして、出力インターフェース１０５からは、Ｘ軸方向移動手段３０のパルスモータ３０２、Z軸方向移動手段４０のパルスモータ４０２、Y軸方向移動手段５０のパルスモータ５０２、加工水供給手段７２、背圧式間隔検出機構８を構成する検知ノズル移動手段８７のパルスモータ８７３等に制御信号を出力する。
【００２４】
次に、上述したウォータージェット加工装置によって切断される被加工物としてのＣＳＰ基板について、図５および図６を参照して説明する。
図５および図６に示すＣＳＰ基板７０は、金属板７００に３個のブロック７０a、７０b、７０cが連続して形成されている。ＣＳＰ基板７０を構成する３個のブロック７０a、７０b、７０cの表面７００aには、それぞれ所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ライン７０１と、該第１の分割予定ライン７０１と直交する方向に延びる第２の分割予定ライン７０２が格子状に形成されている。第１の分割予定ライン７０１と第２の分割予定ライン７０２によって区画された複数の領域にそれぞれチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）７０３が配置されており、このチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）７０３は各ブロック７０a、７０b、７０c毎に金属板７００の裏面側から合成樹脂部７１０a、７１０b、７１０cによってモールディングされている。なお、ＣＳＰ基板７０を構成する金属板７００の外周部は３個のブロック７０a、７０b、７０cより外側に突出して形成されており、この長手方向両側の突出部に位置決め用の複数の穴７０４（図示の実施形態においては、それぞれ４個）が設けられている。このように形成されたＣＳＰ基板７０は、第１の分割予定ライン７０１および第２の分割予定ライン７０２に沿って切断され個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）７０３に分割される。
【００２５】
上述したＣＳＰ基板７０は、図７に示す第１の被加工物保持治具９０aおよび図８に示す第２の被加工物保持治具９０bによって保持され、ウォータージェット加工装置の上記被加工物保持テーブル６上に保持される。なお、図７に示す第１の被加工物保持治具９０aおよび図８に示す第２の被加工物保持治具９０bは、後述する第１の貫通溝および第２の貫通溝以外は同一の構成であるため、同一部材には同一符号を付して説明する。図７に示す第１の被加工物保持治具９０aおよび図８に示す第２の被加工物保持治具９０bは、それぞれ下挟持板９１と上挟持板９２とからなっており、片側辺が２個のヒンジ９３、９３によって互いにヒンジ結合されている。
【００２６】
第１の被加工物保持治具９０aおよび第２の被加工物保持治具９０bを構成する下挟持板９１は、金属または合成樹脂によって矩形状に形成された板材からなっており、その上面には上記ＣＳＰ基板７０が嵌合する矩形状の凹部９１１が形成されている。この矩形状の凹部９１１の長手方向両側には上記ＣＳＰ基板７０の電極板７００に形成された複数の位置決め用の穴７０４が嵌合する複数の位置決めピン９１２が配設されている。また、下挟持板９１の４隅部には、上記被加工物保持テーブル６に配設された４本の位置決めピン６２と嵌合する位置決め用の４個の穴９１３が設けられている。そして、図７に示す第１の被加工物保持治具９０aを構成する下挟持板９１の矩形状の凹部９１１には、上記ＣＳＰ基板７０の第１の分割予定ライン７０１と対応する第１の貫通溝９１４aと、該第１の貫通溝９１４aの一端および他端において隣接する第１の貫通溝９１４aを交互に連通する第２の貫通溝９１５aが形成されている。また、図８に示す第２の被加工物保持治具９０bを構成する下挟持板９１の矩形状の凹部９１１には、上記ＣＳＰ基板７０の第2の分割予定ライン７０２と対応する第１の貫通溝９１４bと、該第１の貫通溝９１４bの一端および他端において隣接する第１の貫通溝９１４bを交互に連通する第２の貫通溝９１５bが形成されている。
【００２７】
第１の被加工物保持治具９０aおよび第２の被加工物保持治具９０bを構成する上挟持板９２には、それぞれ開口９２１が設けられている。この開口９２１は、上記ＣＳＰ基板７０と相似形でＣＳＰ基板７０より僅かに小さい寸法形状に形成されている。
【００２８】
上記ＣＳＰ基板７０を第１の分割予定ライン７０１および第２の分割予定ライン７０２に沿って切断するには、先ず第１の被加工物保持治具９０aの下挟持板９１にＣＳＰ基板７０を載置する。このとき、ＣＳＰ基板７０を矩形状の凹部９１１に嵌合するとともに、電極板７００に形成された複数の位置決め用の穴７０４を下挟持板９１に設けられた複数の位置決めピン９１２に嵌合する。そして、上挟持板９１を重合して係合片９４を下挟持板９１に設けられた係合凹部９１６に係合する。このようにしてＣＳＰ基板７０を第１の被加工物保持治具９０aにセットしたならば、ＣＳＰ基板７０がセットされた第１の被加工物保持治具９０aを被加工物保持テーブル６上に載置する。このとき、第１の被加工物保持治具９０aの下挟持板９１に設けられた４個のピン穴９１３を被加工物保持テーブル６に配設された４本の位置決めピン６２と嵌合することにより、ＣＳＰ基板７０がセットされた第１の被加工物保持治具９０aは被加工物保持テーブル６の所定位置に保持される。
【００２９】
ＣＳＰ基板７０がセットされた第１の被加工物保持治具９０aがウォータージェット加工装置における被加工物保持テーブル６の所定位置に保持されたならば、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)を所定の値に調整する間隔調整作業を実施する。この間隔調整作業は、以下の手順で実施する。
（１）制御手段１０は、Ｘ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６に配設された基準位置検出センサー９を加工水噴射ノズル７１の直下に位置付けた後、Z軸方向移動手段４０を作動して被加工物保持テーブル６を上昇させ基準位置検出センサー９が加工水噴射ノズル７１に接触したら（基準位置検出センサー９がONしたら）Z軸方向移動手段４０の作動を停止する。
（２）制御手段１０は、被加工物保持テーブル６のZ軸方向位置を維持した状態でＸ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６に配設された基準位置検出センサー９を背圧式間隔検出機構８のエアーノズル８３２の直下に位置付けた後、ノズル移動手段８７を作動してエアーノズル８３２を下降させ基準位置検出センサー９がエアーノズル８３２に接触したら（基準位置検出センサー９がONしたら）ノズル移動手段８７の作動を停止する。この状態で、加工水噴射ノズル７１の先端とエアーノズル８３２の先端のZ軸方向位置が合致する。
（３）制御手段１０は、Ｘ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面を背圧式間隔検出機構８のエアーノズル８３２の直下に位置付けた後、Z軸方向移動手段４０を作動して被加工物保持テーブル６を上昇させ背圧式間隔検出機構８の背圧検出センサー８４からの出力電圧が例えば４Ｖになった際、Z軸方向移動手段４０を作動を停止するとともに、上記Z軸方向位置検出手段４５からの検出信号に基づいて被加工物保持テーブル６のZ軸方向位置(Z1)を求め、このZ軸方向位置(Z1)をランダムアクセスメモリ１０３（ＲＡＭ）に格納する。なお、背圧検出センサー８４からの出力電圧が４Ｖの場合は、図示の実施形態においては図３に示すように被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０の表面からエアーノズル１３２までの距離(間隔)は３０μｍである。
（４）次に、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)を所定の値（例えば１００μｍ）に調整する。即ち、制御手段１０は、Ｘ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面を加工水噴射ノズル７１の直下に位置付けた後、Z軸方向移動手段４０を作動して被加工物保持テーブル６を、(Z1)＋３０μｍ−１００μｍのZ軸方向位置に位置付ける。この結果、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)は、１００μｍに調整される。
【００３０】
以上のようにして間隔調整作業を実施することにより、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)を所定の値に正確に調整することができる。また、上記背圧式間隔検出機構８は、エアーノズル８３２をＣＳＰ基板７０の表面に接触させることなくＣＳＰ基板７０の表面から加工水噴射ノズル７１の先端までの距離（間隔）を正確に検出することができるので、ＣＳＰ基板７０の表面にエアーノズル８３２が接触することによるＣＳＰ基板７０の損傷を未然に防止することができる。
【００３１】
上述した間隔調整作業を実施したならば、制御手段１０はＸ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の加工開始位置を加工水噴射ノズル７１の直下に位置付ける。次に、制御手段１０は加工水供給手段７２を作動して加工水噴射ノズル７１から砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、Y軸方向移動手段５０およびＸ軸方向移動手段３０を作動して被加工物保持テーブル６即ちＣＳＰ基板７０を加工水噴射ノズル７１に対して第１の被加工物保持治具９０aの下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４aおよび第２の貫通溝９１５aに沿って移動せしめる。この結果、ＣＳＰ基板７０は、第１の分割予定ライン７０１の全てと第２の分割予定ライン７０２の一部に沿って（第１の被加工物保持治具９０aの下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４aおよび第２の貫通溝９１５aに沿って）切断される（第１の切断工程）。この第１の切断工程においては、上記間隔調整作業を実施することにより被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)が所定の値に正確に調整されているので、ＣＳＰ基板７０を第１の分割予定ライン７０１の全てと第２の分割予定ライン７０２の一部に沿って正確に切断することができる。なお、切断時においては、高圧の加工水はＣＳＰ基板７０を貫通するが、切断後の高圧の加工水は下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４aおよび第２の貫通溝９１５aを通り、水槽６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられる。
【００３２】
上述した第１の切断工程を実施したならば、第１の切断工程が実施されたＣＳＰ基板７０を挟持している第１の被加工物保持治具９０aを被加工物保持テーブル６から取り外す。そして、第１の被加工物保持治具９０aに挟持されているＣＳＰ基板７０を第２の被加工物保持治具９０bにセットする。このＣＳＰ基板７０のセットは、上記第１の被加工物保持治具９０aへのセットと同様に実施する。
【００３３】
ＣＳＰ基板７０を第２の被加工物保持治具９０bにセットしたならば、ＣＳＰ基板７０がセットされた第２の被加工物保持治具９０bを被加工物保持テーブル６上に載置し、上記第１の被加工物保持治具９０aと同様に被加工物保持テーブル６の所定位置に保持する。そして、上述した間隔調整作業を実施し、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第２の被加工物保持治具９０bにセットされている状態）の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)を１００μｍに調整する。
【００３４】
次に、制御手段１０はＸ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第２の被加工物保持治具９０bにセットされている状態）の加工開始位置を加工水噴射ノズル７１の直下に位置付ける。そして、制御手段１０は加工水供給手段７２を作動して加工水噴射ノズル７１から砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、Ｘ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６即ちＣＳＰ基板７０を加工水噴射ノズル７１に対して第２の被加工物保持治具９０bの下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４bおよび第２の貫通溝９１５bに沿って移動せしめる。この結果、ＣＳＰ基板７０は、第２の分割予定ライン７０２の全てと第１の分割予定ライン７０１の一部に沿って（第２の被加工物保持治具９０bの下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４bおよび第２の貫通溝９１５bに沿って）切断される（第２の切断工程）。この第２の切断工程においては、上記間隔調整作業を実施することにより被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)が所定の値に正確に調整されているので、ＣＳＰ基板７０を第２の分割予定ライン７０２の全てと第１の分割予定ライン７０１の一部に沿って正確に切断することができる。なお、切断時においては、高圧の加工水はＣＳＰ基板７０を貫通するが、切断後の高圧の加工水は下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４bおよび第２の貫通溝９１５bを通り、水槽６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられる。
【００３５】
上述した第２の切断工程を実施したならば、第２の切断工程が実施されたＣＳＰ基板７０を挟持している第２の被加工物保持治具９０bを被加工物保持テーブル６から取り外す。以上のようにして第１の切断工程および第２の切断工程を実施することによりＣＳＰ基板７０は、第１の分割予定ライン７０１のおよび第２の分割予定ライン７０２に沿って切断され、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割される。
【符号の説明】
【００３６】
２：静止基台
２１：案内レール
３：第１の可動基台
３０：X軸方向移動手段
４：第２の可動基台
４０：Z軸方向移動手段
４５：Z軸方向位置検出手段
５：第３の可動基台
５０：Y軸方向移動手段
６：被加工物保持テーブル
６１：開口
６２：位置決めピン
６０：水槽
７：加工水噴射ノズル
８：ノズル支持部材
９：加工水供給手段
１０：背圧式間隔検出機構
１００：基準位置検出センサー
２００：制御手段
７０：ＣＳＰ基板
８０a：第１の被加工物保持治具
８０b：第２の被加工物保持治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を高圧の加工水を噴射して切断するウォータージェット加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域を所定のストリートといわれる切断予定ラインに沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。
【０００３】
携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、半導体チップのパッケージもチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する小型化できるパッケージ技術が開発されている。ＣＳＰ技術の一つとして、Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄ Ｐａｃｋａｇｅ（ＱＦＮ）と称するパッケージ技術が実用化されている。このＱＦＮと称するパッケージ技術は、半導体チップの接続端子に対応した接続端子が複数形成されているとともに半導体チップ毎に区画する分割予定ラインが格子状に形成された銅板等の金属板に複数個の半導体チップをマトリックス状に配設し、半導体チップの裏面側から樹脂をモールディングした樹脂部によって金属板と半導体チップを一体化することによりＣＳＰ基板を形成する。このＣＳＰ基板を分割予定ラインに沿って切断することにより、個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。
【０００４】
上記ＣＳＰ基板の切断は、一般にダイシング装置とよばれる精密切削装置によって施される。このダイシング装置は、環状の砥粒層を備えた切削ブレードを備え、この切削ブレードを回転させつつＣＳＰ基板の分割予定ラインに沿って相対移動することにより、ＣＳＰ基板を分割予定ラインに沿って切削し、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。しかるに、ＣＳＰ基板を切削ブレードによって切断すると、接続端子にバリが生じ、隣接する接続端子同士が短絡してチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の品質および信頼性を低下させるという問題がある。
また、ＣＳＰ基板に限らず、半導体ウエーハ等の被加工物を切削ブレードによって切削すると、被加工物の表面に微細な切削屑が付着して汚染するという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
このような切削ブレードによる切断における問題を解消する切断技術として、被加工物保持テーブルによって保持された被加工物にシリカ、ガーネット、ダイヤモンド等の砥粒を混入した高圧の加工水を加工水噴射ノズルから噴射して被加工物を切断するウォータージェット切断加工が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００５−２３０９９４号公報
【０００６】
上述したウォータージェット加工においては、高圧の加工水を噴射する加工水噴射ノズルの先端は被加工物の表面から所定距離（例えば１００〜５００μm）離れた位置に位置付ける必要がある。このため、加工水噴射ノズルの先端位置を検出するノズル位置検出手段および被加工物保持テーブルの保持面に対して垂直な方向の移動位置を検出するテーブル位置検出手段を設け、被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の厚みに対応して被加工物保持テーブルを移動する移動手段を制御することにより、加工水噴射ノズルと被加工物の表面との位置関係を適正な距離(間隔)に調整している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、被加工物の厚みにはバラツキがあり、被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の厚みに対応して上記移動手段を制御しても、加工水噴射ノズルの先端と被加工物の表面との位置関係を適正な距離(間隔)に正確に調整することは困難である。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の厚みにバラツキがあっても、加工水噴射ノズルの先端と被加工物の表面との位置関係を適正な距離(間隔)に正確に調整することができるウォータージェット加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有する被加工物保持テーブルと、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物に加工水を噴射する加工水噴射ノズルを備えた加工手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面と平行にＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面と平行にＸ軸方向と直交するY軸方向に移動させるためのY軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面に対して垂直なZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルのZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
該被加工物保持テーブルに保持された被加工物の表面にエアーを噴出するエアーノズルと、該エアーノズルから噴出されるエアーの背圧を検出する背圧検出センサーと、該エアーノズルをZ軸方向に移動せしめるノズル移動手段とを具備し、被加工物の表面から該エアーノズの先端までの距離を検出するための背圧式間隔検出機構と、
該被加工物保持テーブルに配設され該加工水噴射ノズルおよび該エアーノズルの先端を接触させることにより該加工水噴射ノズルおよび該エアーノズルの基準位置を設定するための基準位置検出センサーと、
該Z軸方向位置検出手段と該背圧検出センサーと該基準位置検出センサーからの検出信号に基づいて該Z軸方向移動手段に制御信号を出力し、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の表面から加工水噴射ノズルの先端までの距離が所定の値になるように制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるウォータージェット加工装置は上述したように構成されているので、加工水噴射ノズルおよび背圧式間隔検出機構のエアーノズルの先端を基準位置検出センサーに接触させることにより、加工水噴射ノズルとエアーノズルの基準位置を一致させることができる。そして、背圧式間隔検出機構によって検出された被加工物の表面からエアーノズルの先端までの距離に基づいてZ軸方向移動手段を制御して被加工物保持テーブルのZ軸方向位置を調整するので、被加工物保持テーブルに保持された被加工物の表面から加工水噴射ノズルの先端までの距離を所定の値に正確に調整することができる。また、上記背圧式間隔検出機構は、エアーノズルを被加工物の表面に接触させることなく被加工物の表面からエアーノズルの先端までの距離（間隔）を正確に検出することができるので、被加工物の表面にエアーノズルが接触することによる被加工物の損傷を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の要部斜視図。
【図２】図１に示すウォータージェット加工装置に装備される背圧式間隔検出機構のブロック構成図。
【図３】図２に示す背圧式間隔検出機構を構成する背圧検出センサーの特性線図。
【図４】図１に示すウォータージェット加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。
【図５】被加工物としてのＣＳＰ基板の斜視図。
【図６】図５に示すＣＳＰ基板の断面図。
【図７】被加工物としてのＣＳＰ基板を保持しウォータージェット加工装置の被加工物保持テーブル上に載置するための第１の被加工物保持治具の斜視図。
【図８】被加工物としてのＣＳＰ基板を保持しウォータージェット加工装置の被加工物保持テーブル上に載置するための第２の被加工物保持治具の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の好適な実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１３】
図１には、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の要部斜視図が示されている。図１に示されたウォータージェット加工装置は、静止基台２と、第１の可動基台３と、第２の可動基台４と、第３の可動基台５を具備している。この静止基台２の手前側の側面には、矢印Ｘで示す方向（Ｘ軸方向）に沿って平行に延びる一対の案内レール２１、２１が設けられている。
【００１４】
第１の可動基台３は、上記静止基台２と対向する一方の側面にＸ軸方向に形成され静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝３１、３１を備えているとともに、他方の側面に設けられ矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に平行に延びる一対の案内レール３２、３２を備えている。このように構成された第１の可動基台３は、一対の被案内溝３１、３１を上記一対の案内レール２１、２１に嵌合することにより、静止基台２にＸ軸方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第１の可動基台３を上記静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿ってＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向移動手段３０を具備している。Ｘ軸方向移動手段３０は、一対の案内レール２１と２１との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド３０１と、該雄ネジロッド３０１を回転駆動するためのパルスモータ３０２とを含んでいる。雄ネジロッド３０１は、上記第１の可動基台３に設けられた雌ネジ３３と螺合し、その一端が静止基台２に配設された軸受部材３０３に回転可能に支持されている。パルスモータ３０２は、その駆動軸が雄ネジロッド３０１の他端に連結され、雄ネジロッド３０１を正転および逆転駆動することにより、第１の可動基台３を静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿ってＸ軸方向に移動せしめる。このように構成されたＸ軸方向移動手段３０のパルスモータ３０２は、後述する制御手段によって制御される。
【００１５】
上記第２の可動基台４は、上記第１の可動基台３と対向する一方の側面にZ軸方向に形成され第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝４１、４１を備えているとともに、上記一方の側面に対して垂直な側面に設けられ矢印Ｙで示す方向（Y軸方向）に平行に延びる一対の案内レール４２、４２を備えている。このように構成された第２の可動基台４は、一対の被案内溝４１、４１を上記一対の案内レール３２、３２に嵌合することにより、第１の可動基台３にZ軸方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第２の可動基台４を上記第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿ってZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動手段４０を具備している。Z軸方向移動手段４０は、一対の案内レール３２と３２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド４０１と、該雄ネジロッド４０１を回転駆動するためのパルスモータ４０２とを含んでいる。雄ネジロッド４０１は、上記第２の可動基台４に設けられた雌ネジ４３と螺合し、その一端が第１の可動基台３に配設された軸受部材４０３に回転可能に支持されている。パルスモータ４０２は、その駆動軸が雄ネジロッド４０１の他端に連結され、雄ネジロッド４０１を正転および逆転駆動することにより、第２の可動基台４を第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿ってZ軸方向に移動せしめる。効用に構成されたZ軸方向移動手段４０のパルスモータ４０２は、後述する制御手段によって制御される。
【００１６】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記第２の可動基台４即ち後述する被加工物保持テーブルのZ軸方向移動位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段４５を具備している。このZ軸方向位置検出手段４５は、上記第１の可動基台３に一対の案内レール３２、３２に沿って配設されたリニアスケール４５１と、第２の可動基台４とともにリニアスケール４５１に沿って移動する読み取りヘッド４５２とからなっている。このZ軸方向位置検出手段４５の読み取りヘッド４５２は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。
【００１７】
上記第３の可動基台５は、上記第２の可動基台４と対向する一方の側面にY軸方向に形成され上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１、５１（図１においては上側の一方だけが示されている）を備えており、該一対の被案内溝５１、５１を上記一対の案内レール４２、４２に嵌合することにより、第２の可動基台４にY軸方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第３の可動基台５を上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるためのY軸方向移動手段５０を具備している。Y軸方向移動手段５０は、一対の案内レール４２と４２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド５０１と、該雄ネジロッド５０１を回転駆動するためのパルスモータ５０２とを含んでいる。雄ネジロッド５０１は、上記第３の可動基台５に設けられた雌ネジ（図示せず）と螺合し、その一端が第２の可動基台４に配設された軸受部材５０３に回転可能に支持されている。パルスモータ５０２は、その駆動軸が雄ネジロッド５０１の他端に連結され、雄ネジロッド５０１を正転および逆転駆動することにより、第３の可動基台５を第３の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿ってY軸方向に移動せしめる。このように構成されたY軸方向移動手段５０のパルスモータ５０２は、後述する制御手段によって制御される。
【００１８】
上記第３の可動基台５の他方の面には、Ｘ軸方向に延びる被加工物保持テーブル６が装着されている。この被加工物保持テーブル６は、その上面である保持面がZ軸方向に対して垂直に形成されている。従って、被加工物保持テーブル６の上面である保持面は、水平に維持される。被加工物保持テーブル６には、矩形状の開口６１が形成されているとともに、該開口６１の周囲上面に４本の位置決めピン６２が突出して配設されている。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、被加工物保持テーブル６の下側に配設され、後述するウォータージェットを緩衝するための水を収容する水槽６０を備えている。
【００１９】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記被加工物保持テーブル６上に保持される被加工物に加工水を噴射してウォータージェット加工するための加工手段７を具備している。加工手段７は、被加工物保持テーブル６上に保持される被加工物に加工水を噴射するための直径が２００μｍ程度の噴出口を備えた加工水噴射ノズル７１と、該加工水噴射ノズル７１に砥粒を混入した高圧の加工水を供給する加工水供給手段７２を具備している。加工水噴射ノズル７１は、上記静止基台２に固定されたノズル支持部材７３に支持されている。
【００２０】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、被加工物保持テーブル６に保持された被加工物の表面からの距離（間隔）を検出するための背圧式間隔検出機構８を具備している。背圧式間隔検出機構８について、図２を参照して説明する。図示の背圧式間隔検出機構８は、圧縮気体供給源８１と、該圧縮気体供給源８１から第１の固定絞り８２１および可変絞り８２２を経て外気に開放する比較空気回路８２と、圧縮気体供給源８１から第２の固定絞り８３１およびエアーノズル８３２を経て外気に開放する検知空気回路８３と、第１の固定絞り８２１と可変絞り８２２との中間位置から背圧検出センサー８４の比較圧力導入口に連通する比較圧力回路８５と、第２の固定絞り８３１とエアーノズル８３２との中間位置から背圧検出センサー８４の検知圧力導入口に連通する検知圧力回路８６と、上記エアーノズル８３２をZ軸方向即ち上記被加工物保持テーブル６の保持面に対して垂直な方向に移動せしめるノズル移動手段８７を具備している。検知ノズル移動手段８７は、エアーノズル８３２を支持するノズル支持ブロック８７１と、該ノズル支持ブロック８７１に螺合された雄ネジロッド８７２と、該雄ネジロッド８７２を回転駆動するためのパルスモータ８７３とからなっている。ノズル支持ブロック８７１は、図１に示すように上記ノズル支持部材７３の前面に図示しない案内レールに沿ってZ軸方向に移動可能に配設されている。また、パルスモータ８７３は、ノズル支持ブロック８７１の上方においてノズル支持部材７３の前面に装着され、その駆動軸が雄ネジロッド８７２に伝動連結されている。このように構成されたノズル移動手段８７は、パルスモータ８７３を一方向に回転すると検知ノズル支持ブロック８７１を下方に移動し、パルスモータ８７３を他方向に回転するとノズル支持ブロック８７１を上方に移動する。このパルスモータ８７３は、作動が後述する制御手段によって制御されるようになっている。
【００２１】
次に、上記のように構成された背圧式間隔検出機構８による被加工物Ｗの表面からエアーノズル８３２の先端(下端)までの距離（間隔）を検出する検出方法について説明する。背圧式間隔検出機構８における検知圧力回路８６の圧力は、エアーノズル８３２の先端（開放口）と被加工物Ｗの表面との間隔によって変化する。即ち、エアーノズル８３２と被加工物Ｗの表面との間隔が小さい程、検知圧力回路８６の圧力は高くなる。検知圧力回路８６の圧力と比較空気回路８２の圧力の差に対応した検出信号を出力する背圧検出センサー８４は、図３で示すようにエアーノズル８３２と被加工物Ｗの表面との間隔に対応した電圧信号を後述する制御手段に出力するように構成されている。従って、図示の例ではノズル移動手段８７のパルスモータ８７３を一方向に駆動してエアーノズル８３２を退避位置から下方に移動せしめ、背圧検出センサー８４からの出力電圧が例えば４Ｖのときエアーノズル８３２の先端（開放口）と被加工物Ｗの表面との間隔は３０μｍである。
【００２２】
図１および図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記加工水噴射ノズル７１およびエアーノズル８３２の基準位置を設定するための基準位置検出センサー９を具備している。この基準位置検出センサー９は、例えばマイクロスイッチからなっており、上記被加工物保持テーブル６の上面に配設されている。
【００２３】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、図４に示す制御手段１０を具備している。制御手段１０は制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置１０１（ＣＰＵ）と、制御プログラムや上述した図３で示す背圧式間隔検出機構８におけるエアーノズル８３２と被加工物Ｗの表面との間隔に対応した電圧信号との関係マップ等を格納したリードオンリメモリ１０２（ＲＯＭ）と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ１０３（ＲＡＭ）と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５等を備えている。このように構成された制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記Z軸方向位置検出手段４５、背圧式間隔検出機構８の背圧検出センサー８４、基準位置検出センサー９等から検出信号化入力される。そして、出力インターフェース１０５からは、Ｘ軸方向移動手段３０のパルスモータ３０２、Z軸方向移動手段４０のパルスモータ４０２、Y軸方向移動手段５０のパルスモータ５０２、加工水供給手段７２、背圧式間隔検出機構８を構成する検知ノズル移動手段８７のパルスモータ８７３等に制御信号を出力する。
【００２４】
次に、上述したウォータージェット加工装置によって切断される被加工物としてのＣＳＰ基板について、図５および図６を参照して説明する。
図５および図６に示すＣＳＰ基板７０は、金属板７００に３個のブロック７０a、７０b、７０cが連続して形成されている。ＣＳＰ基板７０を構成する３個のブロック７０a、７０b、７０cの表面７００aには、それぞれ所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ライン７０１と、該第１の分割予定ライン７０１と直交する方向に延びる第２の分割予定ライン７０２が格子状に形成されている。第１の分割予定ライン７０１と第２の分割予定ライン７０２によって区画された複数の領域にそれぞれチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）７０３が配置されており、このチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）７０３は各ブロック７０a、７０b、７０c毎に金属板７００の裏面側から合成樹脂部７１０a、７１０b、７１０cによってモールディングされている。なお、ＣＳＰ基板７０を構成する金属板７００の外周部は３個のブロック７０a、７０b、７０cより外側に突出して形成されており、この長手方向両側の突出部に位置決め用の複数の穴７０４（図示の実施形態においては、それぞれ４個）が設けられている。このように形成されたＣＳＰ基板７０は、第１の分割予定ライン７０１および第２の分割予定ライン７０２に沿って切断され個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）７０３に分割される。
【００２５】
上述したＣＳＰ基板７０は、図７に示す第１の被加工物保持治具９０aおよび図８に示す第２の被加工物保持治具９０bによって保持され、ウォータージェット加工装置の上記被加工物保持テーブル６上に保持される。なお、図７に示す第１の被加工物保持治具９０aおよび図８に示す第２の被加工物保持治具９０bは、後述する第１の貫通溝および第２の貫通溝以外は同一の構成であるため、同一部材には同一符号を付して説明する。図７に示す第１の被加工物保持治具９０aおよび図８に示す第２の被加工物保持治具９０bは、それぞれ下挟持板９１と上挟持板９２とからなっており、片側辺が２個のヒンジ９３、９３によって互いにヒンジ結合されている。
【００２６】
第１の被加工物保持治具９０aおよび第２の被加工物保持治具９０bを構成する下挟持板９１は、金属または合成樹脂によって矩形状に形成された板材からなっており、その上面には上記ＣＳＰ基板７０が嵌合する矩形状の凹部９１１が形成されている。この矩形状の凹部９１１の長手方向両側には上記ＣＳＰ基板７０の電極板７００に形成された複数の位置決め用の穴７０４が嵌合する複数の位置決めピン９１２が配設されている。また、下挟持板９１の４隅部には、上記被加工物保持テーブル６に配設された４本の位置決めピン６２と嵌合する位置決め用の４個の穴９１３が設けられている。そして、図７に示す第１の被加工物保持治具９０aを構成する下挟持板９１の矩形状の凹部９１１には、上記ＣＳＰ基板７０の第１の分割予定ライン７０１と対応する第１の貫通溝９１４aと、該第１の貫通溝９１４aの一端および他端において隣接する第１の貫通溝９１４aを交互に連通する第２の貫通溝９１５aが形成されている。また、図８に示す第２の被加工物保持治具９０bを構成する下挟持板９１の矩形状の凹部９１１には、上記ＣＳＰ基板７０の第2の分割予定ライン７０２と対応する第１の貫通溝９１４bと、該第１の貫通溝９１４bの一端および他端において隣接する第１の貫通溝９１４bを交互に連通する第２の貫通溝９１５bが形成されている。
【００２７】
第１の被加工物保持治具９０aおよび第２の被加工物保持治具９０bを構成する上挟持板９２には、それぞれ開口９２１が設けられている。この開口９２１は、上記ＣＳＰ基板７０と相似形でＣＳＰ基板７０より僅かに小さい寸法形状に形成されている。
【００２８】
上記ＣＳＰ基板７０を第１の分割予定ライン７０１および第２の分割予定ライン７０２に沿って切断するには、先ず第１の被加工物保持治具９０aの下挟持板９１にＣＳＰ基板７０を載置する。このとき、ＣＳＰ基板７０を矩形状の凹部９１１に嵌合するとともに、電極板７００に形成された複数の位置決め用の穴７０４を下挟持板９１に設けられた複数の位置決めピン９１２に嵌合する。そして、上挟持板９１を重合して係合片９４を下挟持板９１に設けられた係合凹部９１６に係合する。このようにしてＣＳＰ基板７０を第１の被加工物保持治具９０aにセットしたならば、ＣＳＰ基板７０がセットされた第１の被加工物保持治具９０aを被加工物保持テーブル６上に載置する。このとき、第１の被加工物保持治具９０aの下挟持板９１に設けられた４個のピン穴９１３を被加工物保持テーブル６に配設された４本の位置決めピン６２と嵌合することにより、ＣＳＰ基板７０がセットされた第１の被加工物保持治具９０aは被加工物保持テーブル６の所定位置に保持される。
【００２９】
ＣＳＰ基板７０がセットされた第１の被加工物保持治具９０aがウォータージェット加工装置における被加工物保持テーブル６の所定位置に保持されたならば、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)を所定の値に調整する間隔調整作業を実施する。この間隔調整作業は、以下の手順で実施する。
（１）制御手段１０は、Ｘ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６に配設された基準位置検出センサー９を加工水噴射ノズル７１の直下に位置付けた後、Z軸方向移動手段４０を作動して被加工物保持テーブル６を上昇させ基準位置検出センサー９が加工水噴射ノズル７１に接触したら（基準位置検出センサー９がONしたら）Z軸方向移動手段４０の作動を停止する。
（２）制御手段１０は、被加工物保持テーブル６のZ軸方向位置を維持した状態でＸ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６に配設された基準位置検出センサー９を背圧式間隔検出機構８のエアーノズル８３２の直下に位置付けた後、ノズル移動手段８７を作動してエアーノズル８３２を下降させ基準位置検出センサー９がエアーノズル８３２に接触したら（基準位置検出センサー９がONしたら）ノズル移動手段８７の作動を停止する。この状態で、加工水噴射ノズル７１の先端とエアーノズル８３２の先端のZ軸方向位置が合致する。
（３）制御手段１０は、Ｘ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面を背圧式間隔検出機構８のエアーノズル８３２の直下に位置付けた後、Z軸方向移動手段４０を作動して被加工物保持テーブル６を上昇させ背圧式間隔検出機構８の背圧検出センサー８４からの出力電圧が例えば４Ｖになった際、Z軸方向移動手段４０を作動を停止するとともに、上記Z軸方向位置検出手段４５からの検出信号に基づいて被加工物保持テーブル６のZ軸方向位置(Z1)を求め、このZ軸方向位置(Z1)をランダムアクセスメモリ１０３（ＲＡＭ）に格納する。なお、背圧検出センサー８４からの出力電圧が４Ｖの場合は、図示の実施形態においては図３に示すように被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０の表面からエアーノズル１３２までの距離(間隔)は３０μｍである。
（４）次に、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)を所定の値（例えば１００μｍ）に調整する。即ち、制御手段１０は、Ｘ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面を加工水噴射ノズル７１の直下に位置付けた後、Z軸方向移動手段４０を作動して被加工物保持テーブル６を、(Z1)＋３０μｍ−１００μｍのZ軸方向位置に位置付ける。この結果、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)は、１００μｍに調整される。
【００３０】
以上のようにして間隔調整作業を実施することにより、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)を所定の値に正確に調整することができる。また、上記背圧式間隔検出機構８は、エアーノズル８３２をＣＳＰ基板７０の表面に接触させることなくＣＳＰ基板７０の表面から加工水噴射ノズル７１の先端までの距離（間隔）を正確に検出することができるので、ＣＳＰ基板７０の表面にエアーノズル８３２が接触することによるＣＳＰ基板７０の損傷を未然に防止することができる。
【００３１】
上述した間隔調整作業を実施したならば、制御手段１０はＸ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第１の被加工物保持治具９０aにセットされている状態）の加工開始位置を加工水噴射ノズル７１の直下に位置付ける。次に、制御手段１０は加工水供給手段７２を作動して加工水噴射ノズル７１から砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、Y軸方向移動手段５０およびＸ軸方向移動手段３０を作動して被加工物保持テーブル６即ちＣＳＰ基板７０を加工水噴射ノズル７１に対して第１の被加工物保持治具９０aの下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４aおよび第２の貫通溝９１５aに沿って移動せしめる。この結果、ＣＳＰ基板７０は、第１の分割予定ライン７０１の全てと第２の分割予定ライン７０２の一部に沿って（第１の被加工物保持治具９０aの下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４aおよび第２の貫通溝９１５aに沿って）切断される（第１の切断工程）。この第１の切断工程においては、上記間隔調整作業を実施することにより被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)が所定の値に正確に調整されているので、ＣＳＰ基板７０を第１の分割予定ライン７０１の全てと第２の分割予定ライン７０２の一部に沿って正確に切断することができる。なお、切断時においては、高圧の加工水はＣＳＰ基板７０を貫通するが、切断後の高圧の加工水は下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４aおよび第２の貫通溝９１５aを通り、水槽６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられる。
【００３２】
上述した第１の切断工程を実施したならば、第１の切断工程が実施されたＣＳＰ基板７０を挟持している第１の被加工物保持治具９０aを被加工物保持テーブル６から取り外す。そして、第１の被加工物保持治具９０aに挟持されているＣＳＰ基板７０を第２の被加工物保持治具９０bにセットする。このＣＳＰ基板７０のセットは、上記第１の被加工物保持治具９０aへのセットと同様に実施する。
【００３３】
ＣＳＰ基板７０を第２の被加工物保持治具９０bにセットしたならば、ＣＳＰ基板７０がセットされた第２の被加工物保持治具９０bを被加工物保持テーブル６上に載置し、上記第１の被加工物保持治具９０aと同様に被加工物保持テーブル６の所定位置に保持する。そして、上述した間隔調整作業を実施し、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第２の被加工物保持治具９０bにセットされている状態）の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)を１００μｍに調整する。
【００３４】
次に、制御手段１０はＸ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０（第２の被加工物保持治具９０bにセットされている状態）の加工開始位置を加工水噴射ノズル７１の直下に位置付ける。そして、制御手段１０は加工水供給手段７２を作動して加工水噴射ノズル７１から砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、Ｘ軸方向移動手段３０およびY軸方向移動手段５０を作動して被加工物保持テーブル６即ちＣＳＰ基板７０を加工水噴射ノズル７１に対して第２の被加工物保持治具９０bの下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４bおよび第２の貫通溝９１５bに沿って移動せしめる。この結果、ＣＳＰ基板７０は、第２の分割予定ライン７０２の全てと第１の分割予定ライン７０１の一部に沿って（第２の被加工物保持治具９０bの下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４bおよび第２の貫通溝９１５bに沿って）切断される（第２の切断工程）。この第２の切断工程においては、上記間隔調整作業を実施することにより被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板７０の表面から加工水噴射ノズル７１の先端(下端)までの距離(間隔)が所定の値に正確に調整されているので、ＣＳＰ基板７０を第２の分割予定ライン７０２の全てと第１の分割予定ライン７０１の一部に沿って正確に切断することができる。なお、切断時においては、高圧の加工水はＣＳＰ基板７０を貫通するが、切断後の高圧の加工水は下挟持板９１に形成された第１の貫通溝９１４bおよび第２の貫通溝９１５bを通り、水槽６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられる。
【００３５】
上述した第２の切断工程を実施したならば、第２の切断工程が実施されたＣＳＰ基板７０を挟持している第２の被加工物保持治具９０bを被加工物保持テーブル６から取り外す。以上のようにして第１の切断工程および第２の切断工程を実施することによりＣＳＰ基板７０は、第１の分割予定ライン７０１のおよび第２の分割予定ライン７０２に沿って切断され、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割される。
【符号の説明】
【００３６】
２：静止基台
２１：案内レール
３：第１の可動基台
３０：X軸方向移動手段
４：第２の可動基台
４０：Z軸方向移動手段
４５：Z軸方向位置検出手段
５：第３の可動基台
５０：Y軸方向移動手段
６：被加工物保持テーブル
６１：開口
６２：位置決めピン
６０：水槽
７：加工水噴射ノズル
８：ノズル支持部材
９：加工水供給手段
１０：背圧式間隔検出機構
１００：基準位置検出センサー
２００：制御手段
７０：ＣＳＰ基板
８０a：第１の被加工物保持治具
８０b：第２の被加工物保持治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持面を有する被加工物保持テーブルと、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物に加工水を噴射する加工水噴射ノズルを備えた加工手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面と平行にＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面と平行にＸ軸方向と直交するY軸方向に移動させるためのY軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面に対して垂直なZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルのZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
該被加工物保持テーブルに保持された被加工物の表面にエアーを噴出するエアーノズルと、該エアーノズルから噴出されるエアーの背圧を検出する背圧検出センサーと、該エアーノズルをZ軸方向に移動せしめるノズル移動手段とを具備し、被加工物の表面から該エアーノズの先端までの距離を検出するための背圧式間隔検出機構と、
該被加工物保持テーブルに配設され該加工水噴射ノズルおよび該エアーノズルの先端を接触させることにより該加工水噴射ノズルおよび該エアーノズルの基準位置を設定するための基準位置検出センサーと、
該Z軸方向位置検出手段と該背圧検出センサーと該基準位置検出センサーからの検出信号に基づいて該Z軸方向移動手段に制御信号を出力し、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の表面から加工水噴射ノズルの先端までの距離が所定の値になるように制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置。
【請求項１】
被加工物を保持する保持面を有する被加工物保持テーブルと、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物に加工水を噴射する加工水噴射ノズルを備えた加工手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面と平行にＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面と平行にＸ軸方向と直交するY軸方向に移動させるためのY軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルを該保持面に対して垂直なZ軸方向に移動させるためのZ軸方向移動手段と、該被加工物保持テーブルのZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
該被加工物保持テーブルに保持された被加工物の表面にエアーを噴出するエアーノズルと、該エアーノズルから噴出されるエアーの背圧を検出する背圧検出センサーと、該エアーノズルをZ軸方向に移動せしめるノズル移動手段とを具備し、被加工物の表面から該エアーノズの先端までの距離を検出するための背圧式間隔検出機構と、
該被加工物保持テーブルに配設され該加工水噴射ノズルおよび該エアーノズルの先端を接触させることにより該加工水噴射ノズルおよび該エアーノズルの基準位置を設定するための基準位置検出センサーと、
該Z軸方向位置検出手段と該背圧検出センサーと該基準位置検出センサーからの検出信号に基づいて該Z軸方向移動手段に制御信号を出力し、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物の表面から加工水噴射ノズルの先端までの距離が所定の値になるように制御する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１７９３７４（Ｐ２０１０−１７９３７４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２２８８（Ｐ２００９−２２２８８）
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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